佛罗里达大学于2018年11月9日报告称，由尤里卡科学公司(Eureka Science Inc.)的迈克尔·科斯(Michael Koss)领导的一个研究团队刚刚完成了对近红外光下附近星系核心的迄今为止规模最大的调查。研究小组使用了来自哈勃太空望远镜的巨大档案的20多年的高分辨率图像和夏威夷W.M.凯克天文台的图像。透过红外线，他们可以窥视星系核心周围的气体和尘埃。他们专门在寻找合并的星系，在那里，那些近距离的超大质量黑洞结合成特大黑洞。他们没有失望。科斯在一份声明中说：

看到与这些巨大黑洞联系在一起的合并星系核(或核心)如此接近，是相当令人惊异的。

这次调查的星系距离地球的平均距离为3.3亿光年。但是调查提供了一个可能发生在银河系的事件的结果，大约45亿年后，当我们的银河系和邻近的仙女座星系结合在一起的时候。当时，正如这些科学家所说：他们各自的中央黑洞粉碎在一起。

这一系列图片插图显示了我们银河系和邻近的仙女座星系之间预计的合并

盖恩斯维尔佛罗里达大学的研究小组成员劳拉·布雷哈（Laura Blecha）说：星系碰撞的计算机模拟告诉我们，也就是黑洞相互作用的时候，成长最快，这就是我们在调查中发现的。

事实上，黑洞在合并过程中成长得越来越快，这一事实告诉我们，星系相遇对于我们理解这些天体是如何变得如此之大非常重要。

它们有多大？例如，我们银河系中心的超大质量黑洞被认为是太阳质量的4百万倍。仙女座星系(它是本星系群中最大的星系)比银河系大，而且它的中心黑洞也更大。据估计，它超过1亿个太阳质量。在我们的本星群之外，遥远星系中的超大质量黑洞可能更大。

这些图像揭示了在碰撞星系的混乱核心中一对星系核的结合的最后阶段。左图由哈勃的广角相机3拍摄，显示了合并中的星系NGC 6240。右边是两个核心的特写镜头。这些核心中的巨大黑洞正在快速增长，因为它们正享受着星系合并所带来的气体的盛宴。黑洞的快速增长发生在合并的最后一千万到两千万年期间。

星系合并似乎是我们宇宙中常见的事件，它们在早期宇宙中甚至比现在更常见。它们不会很快发生。这些天文学家说：星系的合并是一个缓慢的过程，持续超过10亿年，因为两个星系在万有引力的作用下汇合在一起。

在NGC 6240的哈勃快照下，展示了另外4个相互碰撞的星系的图像，以及它们在明亮核心中合并核的近景。每对星系的左边图像显示合并的星系，都是由全景观测望远镜和快速反应系统(Pan-STARRS)拍摄的。右边的图像，显示明亮的核心，是由夏威夷W.M.凯克天文台在近红外光中拍摄的。哈勃和凯克天文台红外照片中的核心之间的距离只有3000光年，从宇宙的角度看，这是一个近距离的拥抱。如果存在一对黑洞，它们很可能在未来一千万年内合并，形成一个质量更大的黑洞。

天文学家们这样描述这一景象：

喷出的物质经常在合并的星系中心周围形成一层厚厚的幕布，遮蔽它们在可见光下的视野。有些物质也落在合并星系核心的黑洞上。黑洞在充满宇宙食物的同时快速成长，它们是杂乱无章的食客，导致飞入的气体燃烧起来。这种快速增长发生在星系碰撞的最后一千万到两千万年期间。哈勃和凯克天文台的图像捕捉到了这一最后阶段的近景，当时膨胀的黑洞之间的距离只有3000光年，在宇宙意义上，这是一个接近距离。

要在如此近的距离内找到星系核是不容易的。大多数先前对碰撞星系的观测都发现黑洞在更早的阶段聚结在一起，那时黑洞之间的距离更远。合并过程的后期阶段难以捉摸，因为相互作用的星系被密集的尘埃和气体包围着，需要在红外线下进行高分辨率的观测，这样才能透过云层看到并精确定位两个合并核的位置。

该小组首先通过筛选来自美国宇航局高能空间观测站尼尔·盖尔斯·斯威夫特望远镜上的爆发警示望远镜(BAT)10年X射线数据，寻找视觉上模糊、活跃的黑洞。

下落到黑洞上的气体会发出X射线，而X射线的亮度可以告诉你黑洞增长的速度有多快。我不知道我们是否能找到隐藏的合并，但根据计算机模拟，我们怀疑它们将被掩盖在星系中。因此，我们试图用尽可能清晰的图像从尘埃中窥视，希望能发现合并后的黑洞。

研究人员梳理了哈勃档案，找出了他们在X射线数据中发现的合并星系。然后，他们利用凯克天文台的近红外望远镜观察哈勃档案中没有发现的产生X射线的黑洞的更大样本。

科斯说：以前，人们曾进行过寻找这些相互作用密切的黑洞的研究，但真正使这一研究成为可能的是能穿透尘埃茧的X射线。我们还在宇宙中看得更远一些，这样我们就可以勘测更大体积的空间，使我们有更大的机会发现更明亮、快速增长的黑洞。

在3.3亿光年的观测距离内，许多星系的大小与银河系和仙女座星系相似。研究小组分析了96个来自凯克天文台的星系，和在38个不同的哈勃观测计划中发现的385个哈勃档案中的星系。这些样本星系代表了天文学家通过全天调查所能找到的东西。

为了验证他们的结果，科斯的团队将调查星系与哈勃档案中的176个其他缺乏活跃黑洞的星系进行了比较。这个比较证实了研究人员在尘埃相互作用星系普查中发现的发光核确实是快速增长的黑洞对走向碰撞的征兆。

当这些系统中的两个超大质量黑洞在数百万年后最终汇合在一起时，它们的相遇将产生强烈的引力波。激光干涉仪引力波观测站(LIGO)已经探测到两个恒星质量黑洞碰撞产生的引力波。像计划中的美国宇航局/欧空局激光干涉空间天线（LISA）等天文台将能够探测到来自超大质量黑洞合并的低频引力波，这些合并的质量是LIGO探测到的质量的百万倍。

未来的红外望远镜，如美国宇航局计划中的詹姆斯韦伯太空望远镜和新一代巨型地面望远镜，将通过测量近距离黑洞对的质量，生长速率和动力学来更好地探测尘埃星系碰撞。韦伯望远镜还可以在中红外光下发现更多星系间的相互作用，这些相互作用被厚厚的气体和尘埃包裹，甚至近红外光也无法穿透它们。

简而言之：天文学家用近红外线观测遥远星系中心的尘埃和气体云，观察超大质量黑洞形成巨型黑洞。